ANEJO Nº 3: ESTUDIO DE TRÁFICO 1 INTRODUCCIÓN
3. ANÁLISIS DE CAPACIDAD Y NIVEL DE SERVICIO 1 INTRODUCCIÓN Y DEFINICIONES PREVIAS
Para todos los cálculos se ha recurrido al “Manual de Capacidad de Carreteras” publicado por la Asociación Técnica de Carreteras, Comité Español de la A.I.P.C.R. en 1995.
En el complejo fenómeno del tráfico destacan tres características (no independientes) que lo definen técnicamente y que se pueden interpretar de forma matemática. Éstas son:
• La intensidad de tráfico (número de vehículos que pasan por una determinada sección de la calle o carretera en una unidad de tiempo).
• La composición o clases de vehículos que forman la corriente de tráfico.
• La velocidad (bien sea del conjunto de la corriente de tráfico, bien sea de los vehículos aislados).
El factor que más influye en las variaciones de la intensidad es el tiempo. La intensidad de tráfico es distinta en cada momento, siguiendo en general determinados ciclos. Los dos estados de esta variable que, desde el punto de vista de la ingeniería de tráfico, más nos interesan son la Intensidad Media Diaria (IMD), número de vehículos que pasan por una sección durante un año dividido por 365, y la Intensidad Horaria Punta (IHP), número de vehículos que pasan por una sección durante la hora que se considera representativa de las condiciones de mayor circulación.
La capacidad de un carril expresa el máximo número de vehículos que pueden pasar por él en la unidad de tiempo y se expresa en vehículos / hora.
Por nivel de servicio se entiende una medida cualitativa, representativa del funcionamiento de una vía y que tiene en cuenta un conjunto de factores (velocidad, detenciones, comodidad, libertad de maniobra, seguridad, coste,...) que concurren en ella cuando soporta una cierta intensidad de tráfico.
Ampliación y rehabilitación de la carretera ubicada en “El mundo del fútbol” (Campos del Deportivo, Abegondo)
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Las condiciones ideales para las carreteras de dos carriles se definen como aquellas condiciones no restrictivas desde los puntos de vista de las características geométricas de la circulación y del entorno, siendo las siguientes:
• Velocidad de proyecto igual o superior a 96 Km / hora. • Todos los vehículos son turismos (vehículos ligeros). • Anchuras de carril iguales o superiores a 3,60 metros. • Arcenes de anchura igual o superior a 1,80 metros.
• Inexistencia de tramos con prohibición de adelantamiento. • Reparto 50/50 del tráfico según los sentidos de circulación • Ninguna restricción al tráfico principal, sin vehículos que giren. • Terreno llano.
En las condiciones ideales descritas anteriormente, se puede establecer que la capacidad en una calzada de dos carriles, con circulación en ambos sentidos, es de 2800 vehículos / hora.
Cuando la intensidad de tráfico en una vía alcanza valores muy próximos a su capacidad se circula mal por ella. La velocidad es baja, hay paradas frecuentes y el conductor está sometido a una tensión molesta.
Si se desea mantener un cierto nivel de servicio, la intensidad debe ser bastante inferior a la capacidad. La máxima intensidad compatible con determinado nivel de servicio se denomina intensidad de servicio para ese nivel.
Siguiendo la nomenclatura del Manual de Capacidad del Transportation Research Board, se consideran los siguientes niveles de servicio:
• Nivel A: Se corresponde a una situación de tráfico fluido, con intensidad de tráfico baja y velocidad sólo limitada por las condiciones físicas de la vía. Los conductores no se ven forzados a mantener una velocidad por causa de otros vehículos.
• Nivel B: Se corresponde a una circulación estable, es decir, que no se producen cambios bruscos en la velocidad, aunque ésta ya comienza a ser condicionada por los otros vehículos. • Nivel C: Se corresponde también a una circulación estable, pero tanto la velocidad como la maniobrabilidad están ya considerablemente condicionadas por el resto del tráfico. Los adelantamientos y cambios de carril son más difíciles, aunque las condiciones de circulación son todavía tolerables.
• Nivel D: Corresponde a situaciones que empiezan a ser inestables, es decir, en las que se producen cambios bruscos e imprevistos en la velocidad y la maniobrabilidad de los conductores está ya muy restringida por el resto del tráfico. En esta situación, aumentos pequeños de la intensidad obligan a cambios importantes de la velocidad. Aunque la conducción ya no resulte cómoda, esta situación puede ser tolerable durante periodos no muy largos.
• Nivel E: Supone que la intensidad de tráfico es ya próxima a la capacidad de la vía. Las detenciones son frecuentes, siendo inestables o forzadas las condiciones de circulación.
• Nivel F: Corresponde a una circulación muy forzada, a velocidades bajas y con colas frecuentes que obligan a detenciones que pueden ser prolongadas. El extremo de este nivel es la absoluta congestión de la vía.
3.2. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD
La intensidad de servicio correspondiente al nivel de servicio E coincide con la capacidad de la sección de la carretera considerada.
La carretera que se trata, una carretera convencional C-40, es, dentro de los tipos de carretera Definidos por el Manual de Capacidad, una carretera de dos carriles, es decir, una carretera con una calzada que tiene un carril para cada sentido de circulación.
La instrucción que se sigue para el diseño de la carretera convencional es la Norma 3.1.-IC de la Dirección General de Carreteras; en ella se indica que en el año horizonte una carretera convencional C-40 con una IMD inferior a 2000 vehículos/día debe mantener, al menos, un nivel de servicio E.
En las condiciones ideales descritas anteriormente, se puede establecer que la capacidad en una calzada de dos carriles, con circulación en ambos sentidos, es de 2800 vehículos / hora.
Cuando no se cumplen estas condiciones ideales es necesario tener en cuenta factores de corrección, que, en el caso de carreteras de dos carriles con doble sentido de circulación, son los siguientes:
• Factor de corrección por anchura de carriles y arcenes (fa): los carriles estrechos obligan a los conductores a acercarse a los vehículos del carril opuesto, y un efecto parecido se produce con los arcenes estrechos y los obstáculos fijos del borde de la calzada, frente a los cuales los conductores se intimidan y apartan cuando los juzgan peligrosos. Todo esto conlleva una disminución de la velocidad, resultando una disminución de las intensidades conseguidas para cada velocidad. Esta circunstancia queda recogida en el parámetro fa, cuyos valores se recogen en la siguiente tabla:
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• Factor de corrección por reparto real entre sentidos (fr.): la capacidad de las carreteras de dos carriles está afectada por el reparto del tráfico por sentidos y según se separa el reparto de la situación ideal, 50/50, la capacidad total de ambos sentidos, total de calzada, se reduce. Esta circunstancia se tiene en cuenta por medio del parámetro fr, según la tabla que se indica a continuación:
• Factor de corrección por composición real del tráfico (fVP): las condiciones ideales de máxima capacidad se corresponden a una situación de ausencia de vehículos pesados. Cuando las circunstancias reales de tráfico no coinciden con las ideales, es necesario reflejar la influencia que sobre la capacidad tiene la presencia de vehículos pesados, que por sus velocidades más bajas, hacen que ésta disminuya. Para ello se emplea el factor fVP, según la siguiente expresión: ) 1 ( ) 1 ( Pr ) 1 ( 1 1 − ⋅ + − ⋅ + − ⋅ + = Eb Pb Er Ec Pc fvp
PC = proporción de camiones en la circulación expresadas en tanto por uno, por defecto 0.14 EC = equivalente de camiones, obtenido en la siguiente tabla.
PR = proporción de vehículos de recreo expresadas en tanto por uno, por defecto se toma 0.0 ER = equivalente de vehículos de recreo, obtenido de la tabla siguiente.
PB = proporción de autobuses en la circulación expresada en tanto por uno, e su defecto se toma 0.
EB = equivalente de autobuses, obtenido de la tabla siguiente.
Para ponernos en el pésimo caso se toma todo el tráfico pesado como de camiones.
Una vez determinado el valor de todos estos factores se calcula la capacidad real de nuestra carretera, para lo cual se emplea la fórmula:
fr fvp fA hora veh C( / )=2800⋅ ⋅ ⋅
Para la determinación de la capacidad, según los distintos niveles de servicio, de la nueva carretera se parte de los siguientes datos:
• IMD2036 =2030veh/día • Ancho de carriles: 3.5 metros • Ancho de arcenes: 0.5 metros • Reparto del tráfico: 50/50 • Terreno ondulado • Vehículos pesados: 0 % 2632 1 1 94 . 0 2800 ) / (veh hora = ⋅ ⋅ ⋅ = C veh/hora
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3.3. CÁLCULO DEL NIVEL DE SERVICIO
La determinación de las intensidades de servicio se lleva a cabo pasando los valores en condiciones ideales a condiciones reales a través de la capacidad real, a la que se le aplica la relación (i/c), correspondiente al nivel de servicio deseado en las condiciones proyectadas:
⋅ = C I C ISi
ISi es la intensidad total de la calzada para el NS “i”.
El porcentaje de prohibido adelantar es del 100%. Por tanto el valor de I/C y la intensidad de servicio para el nivel E son:
9 . 0 = C I 2368 9 . 0 2632⋅ = = E IS veh/hora
La intensidad de tráfico en el año horizonte es de IMD2036=2030veh /día. Para poder compararla con las intensidades de servicio anteriores se debe pasar a vehículos/hora utilizando las Curvas de Intensidades Horarias Clasificadas. No está justificado utilizar como intensidad horaria representativa la intensidad máxima, sino que es preferible escoger un valor de la intensidad horaria que sólo sea superado durante un escaso número de horas al año. La práctica aconseja escoger como representativa de la demanda la intensidad horaria que sólo se excede durante 30 horas al año, llamada intensidad en la hora 30.
Vemos que para una carretera rural, la relación entre la I30 y la IMD es 0.15.
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En este caso I30=0.15⋅IMD=0.15⋅2030=304veh / h El análisis de las carreteras de dos carriles que realiza el Manual de Capacidad se basa en el estudio de las intensidades para un periodo punta de 15 minutos dentro de la hora que se considera; por ello debe emplearse el factor de hora punta (FHP) para obtener el valor de la intensidad horaria (I) en v/h correspondiente a la tasa del cuarto de hora de mayor tráfico total de la calzada (valor que se comparará con las intensidades de servicio). El factor de hora punta se obtiene de la tabla:
338 9 . 0 304 30 = = = FHP I I veh / h
ISD < I=338 veh/h < ISE: se obtiene un nivel de servicio E en la hora de proyecto del año horizonte, cumpliendo por tanto las restricciones de la norma, que establecen un nivel de servicio E como mínimo.
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ANEJO Nº 4: LEGISLACIÓN Y NORMATIVA 1. OBJETIVO